兰大黄建平团队提出气候变化研究新视角

　　 今夏各地频发高温、暴雨，北美爆发森林大火，全球变暖引发的极端天气再次给人类敲响气候变化的警钟。

　　“过去我们一直关注二氧化碳浓度快速上升，却忽视了大气中氧浓度的变化。”兰州大学大气科学学院黄建平教授对记者说。目前，大气中氧气浓度下降的速度是二氧化碳上升速度的两倍，假定二氧化碳排放维持高排放情景，预计本世纪末，年氧气消耗将从现在的39Gt（1Gt=109t）增加到约100Gt。该成果于2018年8月在线发表于《科学通报》（英文版）。

　　近百年来，全球气候系统正经历着以全球变暖为主要特征的显著变化。在科学界密切关注大气中二氧化碳浓度迅速增加对全球气候、生态系统的影响时，我们却忽视了大气中另一个主要成分——氧气的变化。氧气作为地球大气最重要的组分之一，在全球生物化学循环中扮演重要角色，是维持人类及多数生命体各项生理活动的第一需要。然而，国际上对地球系统中氧循环的研究仍十分有限。

　　2017年，一个偶然的灵感使黄建平开始关注大气中的氧含量。通过研究全球9个站点1989年至今的观测资料，研究小组发现，大气中被认为“取之不尽、用之不竭”的氧气，正以二氧化碳浓度上升速度的两倍下降。“这是不可忽视的问题，值得我们警惕。”中国科学院院士、我国著名气候动力学家吴国雄说，国际上很关注碳循环，也有做碳氮循环的相关研究，而氧循环是一个全新的研究领域，值得我们深入研究。

　　工业革命以来，大规模的化石燃料燃烧、人口增长、过度放牧、城市扩张等人类活动大大增加了氧气的消耗量，这使得长期维持的氧气收支平衡被打破，氧气亏损正在增大。黄建平教授及团队根据历史观测与数值模拟资料，对氧气产生和氧气消耗过程进行了定量估算，并预估了其未来的变化。结果显示，目前陆地和海洋生态系统氧气产量仅约17.8Gt，而全球耗氧总量每年已达39Gt，其中，化石燃料燃烧年约消耗25Gt氧气，是氧气浓度下降的主要原因。人类活动所消耗的氧气远远高于生态系统产生的氧气，这造成大气中氧气含量正以每年约21.2Gt的速度降低（每年约4ppm），是二氧化碳浓度上升速度的2倍左右。若不尽快采取措施，本世纪末大气中氧气将每年减少约100Gt（每年约18ppm）。

　　黄建平表示，如果将地球气候系统比作人体，目前氧气浓度下降对地球的影响可以用“癌症”形容。缺氧导致土地“癌化”，“癌化”土地的扩张会吞噬人类赖以生存的健康土地。土地失去植被，就会中断人类赖以生存的食物链，也将丧失存储地下水的能力，降水量随之减少，形成沙漠和干旱区。如果没有人为改善，沙漠会继续向周边蔓延，这种情况如同人类的癌细胞，汲取周围健康细胞的营养，并疯狂地扩散，最终危及人类的生命。如果人类不及时控制化石燃料燃烧，本世纪末，全球健康土地将仅剩23%，癌化及死亡土地分别为40％和21%。不仅如此，土地癌化还将导致生物多样性减少，对鸟类及哺乳动物威胁的贡献达42.2%和31.1%。

　　虽然目前氧气浓度的下降尚未对人类健康造成显著威胁，但我们赖以生存的环境和呼吸的空气正悄然间发生巨大的变化。北京师范大学“千人计划”特聘教授李占清表示，从科学探索领域来讲，这是非常有趣的命题，值得研究。从人类发展角度看，如果我们一直持续现在的生活方式，会造成地球环境显著的变化。

　　吴国雄院士指出，关于整个氧循环系统，未来还有很多方向需要研究，比如，海洋与陆地的氧收支，工业、人类、生物耗氧量的细分等等。黄建平表示，团队将进一步细化、完善研究方向，计划用三到五年时间，申请国家项目支持，通过IUGG（国际大地测量和地球物理学联合会）推动全世界合作观测氧的变化，并促使氧循环成为中国科学家领导的国际大科学计划。

　　黄建平表示，建设生态文明，不仅仅要减排，更要建设一个能够自我恢复的生态系统。地球是人类的共同体，我们都要爱护。目前，人类正在无情地消耗地球几十亿年进化过程中所累积的氧气，这些变化终将威胁人类的生存，应当引起科学界和各国政府的高度重视，并尽快拟定应对方案。